Zafírkristály-növesztő kemence KY Kyropoulos módszerrel zafír ostyák és optikai ablakok előállítására
Működési elv
A KY módszer alapelve a nagy tisztaságú Al₂O₃ nyersanyagok 2050°C-on történő megolvasztása volfrám/molibdén olvasztótégelyben. Egy oltókristályt helyeznek az olvadékba, majd szabályozottan kihúzzák (0,5–10 mm/h) és forgatják (0,5–20 fordulat/perc) az α-Al₂O₃ egykristályok irányított növekedésének elérése érdekében. Főbb jellemzők:
• Nagyméretű kristályok (max. Φ400 mm × 500 mm)
• Alacsony feszültségű optikai minőségű zafír (hullámfront-torzítás <λ/8 @ 633 nm)
• Adalékolt kristályok (pl. Ti³⁰ adalékolás csillagzafírhoz)
Alapvető rendszerkomponensek
1. Magas hőmérsékletű olvasztórendszer
• Volfrám-molibdén kompozit olvasztótégely (max. hőmérséklet 2300°C)
• Többzónás grafitfűtő (±0,5°C hőmérséklet-szabályozás)
2. Kristálynövesztő rendszer
• Szervohajtású húzómechanizmus (±0,01 mm pontosság)
• Mágneses folyadékos forgótömítés (0–30 ford/perc fokozatmentes sebességszabályozás)
3. Hőtér-szabályozás
• 5 zónás, független hőmérséklet-szabályozás (1800–2200°C)
• Állítható hővédő (±2°C/cm emelkedés)
• Vákuum- és légkörrendszer
• 10⁻⁴ Pa nagyvákuum
• Ar/N₂/H₂ kevert gáz szabályozás
4. Intelligens monitorozás
• CCD valós idejű kristályátmérő-monitorozás
• Többspektrális olvadékszint-érzékelés
KY vs. CZ módszer összehasonlítása
| Paraméter | KY-módszer | CZ módszer |
| Max. kristályméret | Φ400 mm | 200 mm-es átmérő |
| Növekedési ütem | 5–15 mm/óra | 20–50 mm/óra |
| Hibasűrűség | <100/cm² | 500–1000/cm² |
| Energiafogyasztás | 80–120 kWh/kg | 50–80 kWh/kg |
| Tipikus alkalmazások | Optikai ablakok/nagy ostyák | LED-felületek/ékszerek |
Főbb alkalmazások
1. Optoelektronikai ablakok
• Katonai IR dómok (áteresztőképesség >85% 3–5 μm-en)
• UV lézerablakok (200 W/cm² teljesítménysűrűségnek ellenállnak)
2. Félvezető szubsztrátok
• GaN epitaxiális ostyák (2–8 hüvelyk, TTV <10 μm)
• SOI szubsztrátok (felületi érdesség <0,2 nm)
3. Szórakoztató elektronika
• Okostelefon kameravédő üveg (Mohs keménység 9)
• Okosóra kijelzői (10-szeres karcállóságnövelés)
4. Speciális anyagok
• Nagy tisztaságú IR optika (abszorpciós együttható <10⁻³ cm⁻¹)
• Atomreaktor megfigyelőablakok (sugárzási tolerancia: 10¹⁶ n/cm²)
A Kyropoulos (KY) zafírkristály-növesztőberendezéseinek előnyei
A Kyropoulos (KY) módszerén alapuló zafírkristály-növesztő berendezés páratlan műszaki előnyöket kínál, élvonalbeli megoldásként pozicionálva azt az ipari méretű gyártáshoz. A főbb előnyök a következők:
1. Nagy átmérőjű képesség: Akár 300 mm átmérőjű zafírkristályok növesztésére is képes, ami lehetővé teszi a lapkák és optikai alkatrészek nagy hozamú gyártását olyan fejlett alkalmazásokhoz, mint a GaN epitaxia és a katonai minőségű ablakok.
2. Rendkívül alacsony hibasűrűség: Optimalizált hőtér-kialakításnak és precíz hőmérsékletgradiens-szabályozásnak köszönhetően <100/cm² diszlokációsűrűséget ér el, biztosítva az optoelektronikai eszközök kiváló kristályintegritását.
3. Kiváló minőségű optikai teljesítmény: A látható és az infravörös spektrum (400–5500 nm) közötti áteresztőképesség >85%, ami kritikus fontosságú az UV lézerablakok és az infravörös optika számára.
4. Fejlett automatizálás: Szervohajtású húzómechanizmusokkal (±0,01 mm pontossággal) és mágneses folyadékos forgótömítésekkel (0–30 ford/perc fokozatmentes vezérlés) minimalizálja az emberi beavatkozást és növeli az állandóságot.
5. Rugalmas adalékolási lehetőségek: Testreszabható olyan adalékanyagokkal, mint a Cr³⁰ (rubinhoz) és a Ti³⁰ (csillagzafírhoz), így az optoelektronika és az ékszeripar réspiacait elégíti ki.
6. Energiahatékonyság: Az optimalizált hőszigetelés (volfrám-molibdén olvasztótégely) 80–120 kWh/kg-ra csökkenti az energiafogyasztást, ami versenyképes az alternatív termesztési módszerekkel.
7. Skálázható termelés: Havi 5000+ ostya előállítását teszi lehetővé gyors ciklusidővel (8–10 nap 30–40 kg-os kristályok esetén), amit több mint 200 globális telepítés igazolt.
8. Katonai szintű tartósság: Sugárzásálló kialakítást és hőálló anyagokat tartalmaz (10¹⁶ n/cm² ellenállás), ami elengedhetetlen a repülőgépipari és nukleáris alkalmazásokhoz.
Ezek az újítások megszilárdítják a KY-módszert, mint az aranystandardot a nagy teljesítményű zafírkristályok előállításában, előmozdítva az 5G kommunikáció, a kvantum-számítástechnika és a védelmi technológiák fejlődését.
XKH szolgáltatások
Az XKH átfogó, kulcsrakész megoldásokat kínál zafírkristály-növesztőrendszerekhez, beleértve a telepítést, a folyamatok optimalizálását és a személyzet képzését a zökkenőmentes működési integráció biztosítása érdekében. Előzetesen validált növekedési recepteket (50+) szállítunk, amelyeket a különféle ipari igényekhez igazítunk, jelentősen csökkentve az ügyfelek K+F idejét. Speciális alkalmazásokhoz az egyedi fejlesztési szolgáltatások lehetővé teszik az üregek testreszabását (Φ200–400 mm) és a fejlett adalékolási rendszereket (Cr/Ti/Ni), támogatva a nagy teljesítményű optikai alkatrészeket és a sugárzásálló anyagokat.
A hozzáadott értékű szolgáltatások közé tartozik a növesztés utáni feldolgozás, mint például a szeletelés, csiszolás és polírozás, kiegészítve a zafírtermékek teljes skálájával, mint például a lapkák, csövek és drágakő nyersanyagok. Ezek a kínálatok a szórakoztatóelektronikától a repülőgépiparig terjedő ágazatok számára nyújtanak széleskörű szolgáltatást. Műszaki támogatásunk 24 hónapos garanciát és valós idejű távdiagnosztikát garantál, biztosítva a minimális állásidőt és a fenntartható termelési hatékonyságot.
